ARM基礎學習-SWI異常中斷處理

在ARM處理器中，我們常常使用SWI指令來產生一個軟中斷。軟中斷指令SWI指令中包含了一個24位的立即數，這個立即數指示了用戶請求的特定的SWI功能，即這個立即數表示的是SWI指令所想要觸發中斷的中斷號。

所以，當SWI指令觸發了一次異常後進入異常處理的程序時，異常程序必須要從SWI指令中提取出來中斷號，即提出出來SWI指令中低24位的值，從而得到用戶請求的特定的SWI功能。

SWI異常處理程序

通常情況下，SWI異常中斷處理函數分爲兩級，第一級的SWI處理函數用於從SWI指令中提取24位的立即數即中斷號，通第一級函數通過彙編語言、內嵌彙編來完成。第二級SWI異常中斷處理程序實現各個SWI的具體功能，第二級程序可以是彙編程序，也可以是C程序。
　　
第一級SWI異常處理程序通過LR寄存器內容得到SWI指令地址，LR寄存器中保存的是該SWI指令的下一條指令的地址，並從存儲器中得到SWI指令編碼，從而提取出來24位中斷號。下面的例子顯示了提取中斷向量號的標準過程。

.SWI_Handler:
    STMFD sp!,{r0-r12,lr} ;保存寄存器
    LDR r0,[lr,#-4]   ;計算SWI指令地址
    BIC r0,r0,#0xff000000 ;提取指令編碼的後24位
    ;
    ; 提取出的中斷號放r0寄存器，函數返回
    ;
    LDMFD sp!, {r0-r12,pc}^ ;恢復寄存器

第二級中斷處理函數（根據提取的中斷向量號，跳轉到具體處理函數）卻可以使用C語言來完成。因爲第一級的中斷處理函數已經將中斷號提取到寄存器r0中，所以根據AAPCS函數調用規則，可以直接使用BL指令跳轉到C語言函數，而且中斷向量號作爲第一個參數被傳遞到C函數。

void C_SWI_handler (unsigned number)
{
    switch (number)
     {
      case 0 : /* SWI number 0 code */
      break;
      case 1 : /* SWI number 1 code */
      break;
      ...
      default : /* Unknown SWI - report error */
     }
}

另外，如果需要傳遞的參數多於1個，那麼可以使用堆棧，將堆棧指針作爲函數的參數傳遞給C類型的二級中斷處理程序，就可以實現在兩級中斷之間傳遞多個參數。

例如：

MOV r1, sp   ;將傳遞的第二個參數（堆棧指針）放到r1中
BL C_SWI_Handler ;調用C函數

相應的C函數的入口變爲：

void C_SWI_handler(unsigned number, unsigned *reg)

在2級中斷處理程序，可以通過下面的操作數讀取參數，這些參數是在SWI異常中斷產生時各寄存器的值，這些寄存器保存在SWI異常中斷的數據棧中：

value_in_reg_0 =reg [0];
value_in_reg_1 =reg [1];
value_in_reg_2 =reg [2];
value_in_reg_3= reg [3];

SWI異常中斷調用

（1） 在特權模式下調用SWI

比如在中斷模式下調用SWI，系統此時已經屬於特權模式，這是在調用SWI會破壞SPSR_svc和寄存器LR_svc,所以在調用SWI前保存SPSR_svc和寄存器LR_svc在數據棧中：

STMFD sp!,{r0-r3,r12,lr}

MOV r1,sp;
MRS  r0,spsr;
STMFD sp!,[r0];
...
SWI
...

LDMFD sp!,{r0};
MSR spsr_cf,r0;
LDMFD sp!, {r0-r3,r12,pc}^ ;

（2）應用程序中調用SWI

最簡單的是用匯編：

MOV r0，#100；
SWI 0x0；

C語言調用SWI比較複雜，因爲這時需要將一個C程序的子程序調用映射到一個SWI異常中斷程序，這些被映射的C語言子程序使用編譯器僞操作_SWI來聲明，如果該子程序需要的參數和返回結果只使用R0~R3寄存器，則該SWI可以編譯成inline，不需要使用子程序調用過程，否則編譯器需要用數據結構來返回參數，這時需要用僞操作_value_in_reg聲明該C語言程序；

需要安裝異常中斷處理程序到向量表中相對位置；

詳細參考ARM體系結構與編程P-272；